在我國中西部偏遠地區(qū)普遍存在苦咸水水質(zhì),由于地處偏遠無法進行大規(guī)模淡化輸送,嚴重影響了當(dāng)?shù)鼐用竦慕】蹬c生活水平。膜蒸餾技術(shù)作為一種高效淡化技術(shù),將其與太陽能技術(shù)相結(jié)合以求解決該問題,但因系統(tǒng)能耗較高與膜通量較小緣故未能得到廣泛推廣應(yīng)用。因此本文以太陽能膜蒸餾系統(tǒng)為原型,分別搭建了自然冷卻膜蒸餾系統(tǒng)與熱電制冷膜蒸餾系統(tǒng),利用響應(yīng)曲面法對其分析、采用多目標(biāo)優(yōu)化算法對操作工況進行優(yōu)化、進行光熱-光電匹配分析等,并對比兩種冷卻系統(tǒng)下的各項性能。在自然冷卻冷端膜蒸餾組件實驗中,以熱端進料溫度、熱端進料流量、冷端冷卻水流量、膜面積作為變量,以膜通量、熱效率、能耗值作為目標(biāo)值進行考察。在熱電制冷膜蒸餾實驗中,以熱端進料溫度、冷端冷卻水流量、熱電制冷器輸入電流作為變量,以膜通量、冷熱端耦合匹配程度、能耗值作為目標(biāo)值。按照實驗設(shè)計方案進行實驗,將得到的實驗數(shù)據(jù)代入至擬合效果較好的支持向量機(SVR)中進行擬合,將此擬合預(yù)測模型代入至響應(yīng)曲面法中進行變量與目標(biāo)值間的協(xié)同分析,再將此擬合模型代入至多目標(biāo)優(yōu)化算法中,經(jīng)過尋優(yōu)運算、最優(yōu)化等操作后得到最優(yōu)工況。經(jīng)優(yōu)化后得到自然冷卻膜蒸餾系統(tǒng)最優(yōu)工況:熱端進料溫度為65.76℃、熱端進料流量為171.56 L/h,冷端冷卻水流量為194.14 L/h、膜面積為0.03 m~2、對應(yīng)的目標(biāo)膜通量為20.20 kg/(m~2·h)。熱電制冷膜蒸餾系統(tǒng)最優(yōu)工況為:熱端進料溫度為75℃、冷卻水流量為698.10 L/h、制冷器輸入電流為8.44 A。在此最優(yōu)工況下對應(yīng)目標(biāo)膜通量為13.98 kg/(m~2·h)。經(jīng)過驗證該兩系統(tǒng)得到的最優(yōu)工況下目標(biāo)值與實際值相差在合理范圍之內(nèi),驗證了尋優(yōu)過程結(jié)果的可信性。在最優(yōu)運行工況下經(jīng)過光電匹配計算,太陽能自然冷卻膜蒸餾系統(tǒng)光伏面積為1.54 m~2,太陽能熱電制冷膜蒸餾系統(tǒng)光伏面積為4.31 m~2。經(jīng)過光熱匹配計算,太陽能自然冷卻膜蒸餾系統(tǒng)集熱器面積為4.22 m~2,太陽能熱電制冷膜蒸餾系統(tǒng)集熱面積為4.00 m~2。從經(jīng)濟、環(huán)保、節(jié)能角度考慮,太陽能自然冷卻膜蒸餾系統(tǒng)更具有優(yōu)勢。從系統(tǒng)冷端穩(wěn)定性角度考慮,宜采用太陽能熱電制冷膜蒸餾系統(tǒng),可更好的維持冷端溫度的平衡。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ028.31;TP18;TK519
【部分圖文】：

膜蒸餾組件各示意圖

旋轉(zhuǎn)切向入流膜組件示意圖

盤式熱腔流道示意圖
【參考文獻】

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本文編號：2880558